KR20140097363A - Aromatics isomerization using a dual-catalyst system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상당한 농도의 비방향족 화합물을 함유하는 크실렌과 에틸벤젠의 비평형 혼합물을 이성화하는 방법으로서, 비방향족 화합물을 전환시키고 공지 기술의 방법에 비해 상기 혼합물로부터 개선된 수율의 파라-크실렌을 수득하는 능력을 특징으로 하는 촉매 시스템을 이용하여 상기 혼합물을 이성화하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for isomerization of a non-equilibrium mixture of xylene and ethylbenzene containing a significant concentration of non-aromatics, comprising the steps of converting non-aromatics and obtaining improved yields of para-xylene from said mixture ≪ RTI ID = 0.0 > isomerization < / RTI >

Description

이중-촉매 시스템을 이용한 방향족 이성화{AROMATICS ISOMERIZATION USING A DUAL-CATALYST SYSTEM}AROMATICS ISOMERIZATION USING A DUAL-CATALYST SYSTEM USING A DUAL-

우선권에 대한 진술STATEMENT OF PRIORITY

본 출원은 2011년 11월 14일에 출원된 미국 가출원 제61/559,226호의 우선권의 이익을 주장한다.This application claims the benefit of priority to U.S. Provisional Application No. 61 / 559,226, filed November 14, 2011.

기술 분야Technical field

본 발명은 접촉 탄화수소 전환(catalytic hydrocarbon conversion)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 방향족 이성화에서 개선된 분자체 촉매 시스템의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to catalytic hydrocarbon conversion, and more particularly to the use of improved molecular sieve catalyst systems in aromatic isomerization.

크실렌, 파라-크실렌, 메타-크실렌 및 오르토-크실렌은 화학 합성에서 광범위한 다양한 적용을 나타내는 중요한 중간체이다. 파라-크실렌은 산화시 합성 직물 섬유 및 수지의 제조에 사용되는 테레프탈산을 생성한다. 메타-크실렌은 가소제, 아조 염료, 목재 방부제, 등의 제조에 사용된다. 오르토-크실렌은 프탈산 무수물 제조를 위한 공급원료이다.Xylene, para-xylene, meta-xylene, and ortho-xylene are important intermediates that represent a wide variety of applications in chemical synthesis. Para-xylene produces synthetic fiber fibers upon oxidation and terephthalic acid used in the manufacture of resins. Meta-xylene is used in the manufacture of plasticizers, azo dyes, wood preservatives, and the like. Ortho-xylene is a feedstock for phthalic anhydride production.

접촉 개질(catalytic reforming) 또는 다른 출처에서 나온 크실렌 이성체는 일반적으로 화학반응 중간체로서의 맞춤 비율(demand proportion)을 충족하지 않고, 분리 또는 전환이 어려운 에틸벤젠을 추가로 포함한다. 파라-크실렌은 특히 주문이 빠르게 증가중인 주된 화학반응 중간체이지만, 전체 C8 방향족 스트림의 겨우 20-25%에 해당한다. 수요에 맞게 이성체 비의 조절은, 크실렌-이성체 회수, 예컨대 파라-크실렌 회수를 위한 흡착과, 추가 양의 원하는 이성체를 수득하기 위한 이성화 반응을 조합함으로써 실시될 수 있다. 이성화(반응)(Isomerization)은 원하는 크실렌 이성체가 적은 크실렌 이성체들의 비평형(non-equilibrium) 혼합물을 평형 농도에 가까운 혼합물로 전환한다.Catalytic reforming or xylene isomers from other sources generally do not meet the demand proportion as a chemical reaction intermediate and further include ethylbenzene which is difficult to separate or convert. Para-xylene is the predominant chemical reaction intermediate, which is a particularly fast-growing order, but represents only 20-25% of the total C 8 aromatic stream. The adjustment of the isomer ratio to the demand can be carried out by combining xylene-isomer recovery, for example, adsorption for para-xylene recovery, and isomerization to obtain an additional amount of the desired isomer. Isomerization converts a non-equilibrium mixture of xylene isomers with the desired xylene isomer into a mixture close to the equilibrium concentration.

크실렌 이성화를 실시하기 위한 다양한 촉매 및 공정들이 개발되고 있다. 적절한 기술을 선택함에 있어, 파라-크실렌 수율을 최대화하기 위해 실제로 평형에 가까운 이성화 공정을 실시하는 것이 바람직하지만; 부반응으로 인해 보다 큰 사이클릭 C8 손실이 동반된다. 사용되는 평형을 위한 접근법은 고 전환율에서 높은 사이클릭 C8 손실(즉, 평형에 매우 가까운 접근)과 전환되지 않은 C8 방향족 화합물의 높은 리사이클 속도로 인한 높은 유틸리티 비용 간의 최적화된 절충이다. 이에 촉매는 활성, 선택성 및 안정성의 유리한 밸런스에 기초하여 평가된다.Various catalysts and processes have been developed to effect xylene isomerization. In selecting the appropriate technique, it is desirable to carry out an isomerization process that is near equilibrium in order to maximize the para-xylene yield; Side reaction is accompanied by a larger cyclic C 8 loss. The approach for the equilibrium used is an optimal trade-off between high cyclic C 8 losses at high conversions (i. E., Very close approach to equilibrium) and high utility costs due to the high recycle rate of unconverted C 8 aromatics. The catalysts are then evaluated based on an advantageous balance of activity, selectivity and stability.

분자체 함유 촉매가 최근 수십 년간 크실렌 이성화 반응을 위해 주목을 받고 있다. 예를 들어 미국 특허 제3,856,872호는 ZSM-5, -12, 또는 -21 제올라이트 함유 촉매를 이용한 크실렌 이성화 반응 및 에틸벤젠 전환을 교시하고 있다. 미국 특허 제4,899,011호는 각각 강한 수소화 금속과 회합된(associated) 2종의 제올라이트를 사용한 C8 방향족 화합물의 이성화 반응을 교시하고 있다. 미국 특허 제6,142,941호; 미국 특허 제7,297,830 B2호; 및 미국 특허 제7,525,008 B2호는 C8 방향족 화합물의 이성화 반응에 유용한 제올라이트 촉매를 개시하고 있으며 본원에서 참고적으로 인용된다. 비록 이들 참고문헌이 본 발명의 개개 요소들을 교시하고 있으나, 어떠한 선행문헌도 상기 요소들의 조합이 본 발명의 촉매 시스템의 중요한 특징부를 달성하는 것에 관해 시사하고 있지 않다.Molecular sieve-containing catalysts have received attention for xylene isomerization reactions in recent decades. For example, U.S. Patent No. 3,856,872 teaches xylene isomerization and ethylbenzene conversion using ZSM-5, -12, or -21 zeolite-containing catalysts. U.S. Patent No. 4,899,011 teaches the isomerization of C 8 aromatics using two zeolites associated with strong hydrogenated metals, respectively. U.S. Patent No. 6,142,941; U.S. Patent No. 7,297,830 B2; And U.S. Patent No. 7,525,008 B2 disclose zeolite catalysts useful for the isomerization of C 8 aromatic compounds and are incorporated herein by reference. Although these references teach the individual elements of the present invention, no prior art document suggests that a combination of the above elements achieves important features of the catalyst system of the present invention.

C8 방향족 화합물의 이성화 반응을 위한 촉매는 보통 크실렌 이성체와 회합된 에틸벤젠을 가공처리하는 방식에 의해 분류된다. 에틸벤젠은 크실렌으로 쉽게 이성화되지 않지만, 일반적으로 초분별증류(superfractionation) 또는 흡착에 의한 크실렌으로부터의 분리가 매우 값이 비싸기 때문에 일반적으로 이성화 유닛에서 전환된다. 널리 사용되는 접근법은, 크실렌을 유사 평형(near-equilibrium) 혼합물로 이성화하면서 에틸벤젠을 탈알킬화시켜 주로 벤젠을 형성하는 것이다. 대안적인 접근법은 수소화-탈수소화 기능을 가진 고체 산 촉매의 존재하에 나프텐으로의 전환 및 나프텐으로부터의 재전환을 통해 에틸벤젠을 반응시켜 크실렌 혼합물을 형성하는 것이다. 전자의 접근법은 흔히 보다 높은 에틸벤젠 전환 및 보다 효과적인 크실렌 이성화를 유도하여, 이성화/파라-크실렌 회수의 루프(loop)에서 리사이클 양을 감소시키고 부수되는 공정처리 비용을 감소시킨다.Catalysts for the isomerization of C 8 aromatics are usually classified by the way they process ethylbenzene associated with xylene isomers. Ethylbenzene is not easily isomerized to xylene but is generally converted in the isomerization unit because it is generally very costly to separate it from xylene by superfractionation or adsorption. A widely used approach is to dealkylate xylenes into a near-equilibrium mixture while dealkylating ethylbenzene to form predominantly benzene. An alternative approach is to react ethylbenzene through conversion to naphthene and re-conversion from naphthene in the presence of a solid acid catalyst with hydrogenation-dehydrogenation function to form a xylene mixture. The former approach often leads to higher ethylbenzene conversion and more efficient xylene isomerization, reducing the amount of recycle in the loop of isomerization / para-xylene recovery and reducing the cost of process processing.

발명의 요약SUMMARY OF THE INVENTION

본 발명의 주된 목적은 신규 촉매, 및 알킬방향족 탄화수소의 이성화 방법을 제공하는 데 있다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 고순도 생성물을 수득하기 위해 상당한 농도의 비방향족 화합물을 함유하는 C8 방향족 탄화수소의 이성화를 위한 촉매 시스템에 관한 것이다.The main object of the present invention is to provide a novel catalyst, and a process for isomerization of alkyl aromatic hydrocarbons. More particularly, the present invention relates to a catalyst system for the isomerization of C 8 aromatic hydrocarbons containing significant concentrations of non-aromatic compounds to obtain high purity products.

따라서, 본 발명의 광범위 실시양태는, 고농도(major concentration)의 비평형 C8 방향족 화합물 및 저농도(minor concentration)의 비방향족 화합물을 포함하는 탄화수소 공급 혼합물의 전환 방법으로서, 상기 혼합물을, 텅스텐 성분 및 1 이상의 제올라이트 알루미노실리케이트 중 하나 또는 둘다를 포함하는 제1 촉매 및 원소 기준으로 0.01 내지 0.2 질량-%의 1 이상의 백금족 금속 성분을 포함하는 제2 촉매를 포함하는 이중-촉매 시스템과, 300℃ 내지 550℃의 온도, 100 kPa 내지 5 MPa의 압력 및 이중-촉매 시스템에 대해 0.5 내지 50 hr-1의 시간당 액체 공간 속도(liquid hourly space velocity)를 포함하는 탄화수소-전환 조건에서 접촉시킴으로써 공급 혼합물에서보다 감소된 농도의 에틸벤젠 및 감소된 농도의 비방향족 화합물을 포함하는 전환 생성물(converted product)을 수득하는, 탄화수소 공급 혼합물의 전환 방법에 관한 것이다.Accordingly, a broad embodiment of the present invention is a process for the conversion of a hydrocarbon feed mixture comprising a major concentration of non-equilibrium C 8 aromatics and a minor concentration of non-aromatics, the mixture comprising a tungsten component and Catalyst system comprising a first catalyst comprising one or both of at least one zeolite aluminosilicate and a second catalyst comprising from 0.01 to 0.2 mass-% of at least one platinum group metal component on an element basis, At a temperature of 550 DEG C, a pressure of 100 kPa to 5 MPa and a liquid hourly space velocity of 0.5 to 50 hr < -1 > for a dual-catalyst system, To obtain a converted product comprising a reduced concentration of ethylbenzene and a reduced concentration of a non-aromatic compound, To a method for converting a hydrocarbon feed mixture.

일 실시양태에서, 본 발명은 고농도의 비평형 C8 방향족 화합물 및 저농도의 비방향족 화합물을 포함하는 탄화수소 공급 혼합물의 전환 방법으로서, 상기 혼합물을, 10 내지 99 질량%의 1 이상의 제올라이트 알루미노실리케이트를 포함하는 제1 촉매 및 원소 기준으로 0.01 내지 0.2 질량-%의 1 이상의 백금족 금속 성분을 포함하는 제2 촉매를 포함하는 이중-촉매 시스템과, 300℃ 내지 550℃의 온도, 100 kPa 내지 5 MPa의 압력 및 이중-촉매 시스템에 대해 0.5 내지 50 hr-1의 시간당 액체 공간 속도를 포함하는 탄화수소-전환 조건에서 접촉시킴으로써 공급 혼합물에서보다 높은 비율의 1 이상의 크실렌 이성체, 감소된 농도의 에틸벤젠 및 감소된 농도의 비방향족 화합물을 포함하는 전환 생성물을 수득하는, 탄화수소 공급 혼합물의 전환 방법을 포함한다.In one embodiment, the present invention relates to a process for the conversion of a hydrocarbon feed mixture comprising a high concentration of non-equilibrium C 8 aromatics and a low concentration of non-aromatics, the mixture comprising 10 to 99 mass% of at least one zeolite aluminosilicate And a second catalyst comprising from 0.01 to 0.2 mass-% of at least one platinum group metal component on an element basis, and a second catalyst comprising a first catalyst comprising a first catalyst and a second catalyst comprising from 0.01 to 0.2 mass-% Pressure condition and a liquid space velocity per hour of from 0.5 to 50 hr < -1 > for a dual-catalyst system, whereby a higher ratio of at least one xylene isomer, reduced concentration of ethylbenzene and reduced To obtain a conversion product comprising a non-aromatics of concentration.

대안적인 실시양태에서, 본 발명은 고농도의 비평형 C8 방향족 화합물 및 저농도의 비방향족 화합물을 포함하는 탄화수소 공급 혼합물의 전환 방법으로서, 상기 혼합물을, 텅스텐 성분을 포함하는 제1 촉매 및 원소 기준으로 0.01 내지 0.2 질량-%의 1 이상의 백금족 금속 성분을 포함하는 제2 촉매를 포함하는 이중-촉매 시스템과, 300℃ 내지 550℃의 온도, 100 kPa 내지 5 MPa의 압력 및 이중-촉매 시스템에 대해 0.5 내지 50 hr-1의 시간당 액체 공간 속도를 포함하는 탄화수소-전환 조건에서 접촉시킴으로써 공급 혼합물에서보다 감소된 농도의 에틸벤젠 및 감소된 농도의 비방향족 화합물을 포함하는 전환 생성물을 수득하는, 탄화수소 공급 혼합물의 전환 방법을 포함한다.In an alternative embodiment, the present invention is a process for the conversion of a hydrocarbon feed mixture comprising a high concentration of non-equilibrium C 8 aromatics and a low concentration of non-aromatics, the mixture comprising a first catalyst comprising a tungsten component, Catalyst system comprising a second catalyst comprising from 0.01 to 0.2 mass-% of at least one platinum group metal component and a second catalyst comprising a second catalyst comprising at least one of the following components: a temperature between 300 and 550 < 0 > C, a pressure between 100 kPa and 5 MPa, to about 50 hr -1 liquid hourly space velocity of the hydrocarbon-containing-conversion conditions by contacting the feed mixture in obtaining a conversion product comprising a non-aromatic compound of ethylbenzene and a reduced concentration of more reduced concentration of the mixture in the hydrocarbon feed .

이러한 그리고 다른 목적 및 실시양태는 본 발명의 하기 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.These and other objects and embodiments will become apparent from the following detailed description of the invention.

방향족 이성화를 위한 공급원료는 알킬방향족의 보다 가치있는 이성체를 얻기 위해 화학식 C6H(6-n)Rn(여기서 n은 2 내지 5의 정수이고 R은 CH3, C2H5, C3H7, 또는 C4H9 임)의 이성화가능한 알킬방향족 탄화수소(이의 임의 조합 및 이의 모든 이성체를 포함함)를 포함한다. 적합한 알킬방향족 탄화수소는 예를 들면 오르토-크실렌, 메타-크실렌, 파라-크실렌, 에틸벤젠, 에틸톨루엔, 트리-메틸벤젠, 디-에틸벤젠, 트리-에틸벤젠, 메틸프로필벤젠, 에틸프로필벤젠, 디-이소프로필벤젠, 및 이의 혼합물을 포함하지만 본 발명을 제약하지 않는다.The feedstock for aromatic isomerization is a compound of the formula C 6 H (6-n) R n where n is an integer from 2 to 5 and R is CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 , or C 4 H 9 ), including any combination thereof and all isomers thereof. Suitable alkylaromatic hydrocarbons include, for example, ortho-xylene, meta-xylene, para-xylene, ethylbenzene, ethyltoluene, tri-methylbenzene, di- -Isopropylbenzene, and mixtures thereof, but are not limited to the present invention.

에틸벤젠 및 크실렌을 함유하는 C8 방향족 혼합물의 이성화는 본 발명의 촉매 시스템의 특히 바람직한 적용이다. 일반적으로 이러한 혼합물은 에틸벤젠 함량이 1 내지 50 질량-% 범위, 오르토-크실렌 함량이 0 내지 35 질량-% 범위, 메타-크실렌 함량이 20 내지 95 질량-% 범위, 파라-크실렌 함량이 0 내지 30 질량-% 범위일 것이다. 앞서 언급한 C8 방향족 화합물은 비평형 혼합물을 포함하는 것이 바람직한데, 즉, 1 이상의 C8 방향족 이성체가 이성화 조건에서 평형 농도와 실질적으로 상이한 농도로 존재한다. 일반적으로 비평형 혼합물은 방향족 화합물-생성 공정에서 얻어진 새로운 C8 방향족 혼합물로부터 파라-, 오르토- 및/또는 메타-크실렌의 제거에 의해 제조된다.Isomerization of a C 8 aromatic mixture containing ethylbenzene and xylene is a particularly preferred application of the catalyst system of the present invention. Generally, such a mixture has an ethylbenzene content in the range of 1 to 50 mass-%, an ortho-xylene content in the range of 0 to 35 mass-%, a meta-xylene content in the range of 20 to 95 mass-%, a para- 30% by mass. The C 8 aromatics mentioned above are preferably comprised of non-equilibrium mixtures, i.e. at least one C 8 aromatic isomer exists at a concentration substantially different from the equilibrium concentration under isomerization conditions. Generally, non-equilibrium mixtures are prepared by removal of para-, ortho- and / or meta-xylene from new C 8 aromatic mixtures obtained in an aromatic-compound production process.

알킬방향족 탄화수소는 다양한 정유(refinery petroleum) 스트림에서 나온 적절한 분획에서 발견된 대로, 예를 들어, 접촉 분해되거나 개질된 탄화수소의 선택적 분류 및 증류에 의해 얻어진 개개 성분들로서 또는 특정 비등 범위 분획으로서 본 발명에 이용될 수 있다. 이성화가능한 방향족 탄화수소는 농축될 필요가 없고; 본 발명의 방법은 후속 방향족 추출의 존재 또는 부재 하에 촉매 개질물과 같은 알킬방향족 함유 스트림을 이성화시켜 명시된 크실렌 이성체를 생성하고 특히 파라-크실렌을 생성한다. 본 발명 공정으로의 C8 방향족 공급물은 비방향족 탄화수소, 즉, 나프텐 및 파라핀을, 최대 30 질량%의 양으로 함유할 수 있다. 본 발명은 다른 공정들에서 문제를 일으킬 수 있는 농도의 비방향족 화합물을 함유하는 공급원료의 가공처리를 위해 특히 유용하다.Alkylaromatic hydrocarbons may be used as individual components obtained by selective fractionation and distillation of hydrocarbons which have been catalytically cracked or modified, as for example found in suitable fractions from refinery petroleum streams, or as specific boiling fractions, Can be used. The isomerizable aromatic hydrocarbons need not be concentrated; The process of the present invention isomerizes an alkylaromatic containing stream such as a catalyst modifier in the presence or absence of subsequent aromatic extraction to produce the specified xylenes isomers and in particular para-xylenes. The C8 aromatic feed to the process of the present invention may contain up to 30% by weight of non-aromatic hydrocarbons, i.e., naphthene and paraffin. The present invention is particularly useful for the processing of feedstocks containing non-aromatics at a concentration that can cause problems in other processes.

본 발명의 방법에 따르면, 알킬방향족 탄화수소 공급 혼합물이, 바람직하게는 수소와 혼합하여, 알킬방향족-탄화수소 이성화 구역에서 이하에서 기재되는 형태의 2 이상의 촉매와 접촉된다. 접촉은, 고정층 시스템에서, 이동층 시스템에서, 유동층 시스템에서, 슬러리 시스템에서 또는 이뷸레이트된 층(ebullated-bed) 시스템에서 또는 배치형 작업에서 촉매 시스템을 이용하여 실시될 수 있다. 값진 촉매의 이탈 손실(attrition loss)의 위험 및 보다 단순한 작업의 관점에서, 고정층 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 이 시스템에서는, 수소-풍부 가스 및 공급 혼합물이 적합한 가열 수단에 의해 원하는 반응 온도로 예열된 다음, 2 이상의 촉매의 고정 층 또는 층들을 함유하는 이성화 구역으로 보내진다. 전환 구역은 원하는 이성화 온도가 각 구역의 입구에서 유지되도록 하기 위해 1 이상의 별도 반응기(이들 사이에 적합한 수단을 가짐)일 수 있다. 반응물은 상향식, 하향식 또는 방사 흐름 방식으로 촉매층과 접촉할 수 있고, 반응물은 촉매와 접촉할 때 액상, 혼합 액체-증기 상, 또는 증기상일 수 있다.According to the process of the invention, an alkylaromatic hydrocarbon feed mixture is preferably contacted with two or more catalysts of the type described below in the alkylaromatic hydrocarbon isomerization zone, preferably in admixture with hydrogen. The contact may be carried out in a fixed-bed system, in a mobile bed system, in a fluidized bed system, in a slurry system or in an ebullated-bed system or in a batch-type operation using a catalytic system. In view of the risk of attrition loss of valuable catalysts and simpler work, it is desirable to use a fixed bed system. In this system, the hydrogen-rich gas and feed mixture are preheated to the desired reaction temperature by suitable heating means and then sent to an isomerization zone containing a fixed bed or layers of two or more catalysts. The conversion zone may be one or more separate reactors (with suitable means therebetween) so that the desired isomerization temperature is maintained at the inlet of each zone. The reactants may be in contact with the catalyst bed in a top-down, top-down, or radial flow manner, and the reactants may be in liquid phase, mixed liquid-vapor phase, or vapor phase upon contact with the catalyst.

제1 및 제2 촉매는 개별 반응기에 포함되거나, 동일 반응기에서 연속하여 배열되거나, 물리적으로 혼합되거나, 또는 단일 촉매로서 복합화될 수 있다. 바람직하게는 촉매들은 순서대로 배열되어, 공급물이 제1 촉매와 접촉하여 비방향족 화합물을 전환시켜 제2 촉매에 의한 가공처리를 위한 중간 스트림을 생성하여 에틸벤젠을 전환시키고 방향족 화합물을 이성화하여 이성화된 생성물을 생성한다.The first and second catalysts may be included in separate reactors, arranged in series in the same reactor, physically mixed, or complexed as a single catalyst. Preferably, the catalysts are arranged in order so that the feed contacts the first catalyst to convert the non-aromatics to produce an intermediate stream for processing by the second catalyst to convert ethylbenzene and isomerize the aromatics, Lt; / RTI >

개별 반응기들에서 촉매의 위치는 작동 조건, 특히 온도 및 공간 속도의 독립적인 제어를 가능하게 한다. 그러나, 단일 반응기를 사용함으로써, 파이핑, 설비사용 및 다른 부속설비에서 비용절감이 실현된다. 촉매들의 물리적 혼합은 촉매의 상승적 반응을 촉진하지만, 촉매 성분들의 분리 및 회수가 더욱 어려울 수 있다. 촉매 시스템은 경우에 따라 1 이상의 추가 단계에서 반복될 수 있으며, 즉, 공급물의 접촉에서 나온 반응물이 두 촉매의 또다른 순서로 가공처리된다.The position of the catalyst in the individual reactors enables independent control of operating conditions, in particular temperature and space velocity. However, by using a single reactor, cost savings are realized in piping, facility use and other accessory facilities. The physical mixing of the catalysts promotes the synergistic reaction of the catalyst, but the separation and recovery of the catalyst components may be more difficult. The catalyst system may be repeated in one or more additional steps, as the case may be, i.e. the reactants from the contact of the feed are processed in another order of the two catalysts.

따라서, 본 발명의 대안적인 실시양태에서, 반응기는 제1 및 제2 촉매의 물리적 혼합물을 함유한다. 이 실시양태에서, 입자들은 기계적으로 혼합되어 본 발명의 촉매 시스템을 제공한다. 입자들은 공지의 기법 예컨대 멀링(mulling)을 이용하여 철저하게 혼합되어 물리적 혼합물을 친밀하게 블렌딩할 수 있다. 비록 제1 및 제2 입자가 유사한 크기 및 형상일 수 있지만, 입자들은 바람직하게는 탄화수소 가공처리에서 이들의 사용에 이은 재생 또는 재활성화를 위한 분리의 용이성을 위해 상이한 크기 및/또는 밀도를 가진다.Thus, in an alternate embodiment of the present invention, the reactor contains a physical mixture of the first and second catalysts. In this embodiment, the particles are mechanically mixed to provide a catalyst system of the present invention. The particles may be thoroughly mixed using known techniques such as mulling to intimately blend the physical mixture. Although the first and second particles may be of similar size and shape, the particles preferably have different sizes and / or densities for ease of separation for their regeneration or re-activation subsequent to their use in the hydrocarbon processing process.

본 발명의 또 다른 대안적인 실시양태로서, 제1 및 제2 촉매의 물리적 혼합물이 동일한 촉매 입자 내에 함유된다. 이 실시양태에서, 체(sieves)는 함께 또는 별도로 분쇄되거나 밀링되어 적합한 크기, 바람직하게는 100 미크론 미만의 입자를 형성할 수 있고, 입자는 적합한 매트릭스에서 지지된다. 최적으로는 매트릭스가 상술한 무기 산화물로부터 선택된다.In yet another alternative embodiment of the present invention, a physical mixture of the first and second catalysts is contained within the same catalyst particles. In this embodiment, the sieves may be ground or milled together or separately to form particles of suitable size, preferably less than 100 microns, and the particles are supported in a suitable matrix. Optimally, the matrix is selected from the inorganic oxides described above.

알킬방향족 공급 혼합물, 바람직하게는 C8 방향족 화합물의 비평형 혼합물은 적합한 알킬방향족-전환 조건에서 촉매 시스템과 접촉된다. 이러한 조건은 100℃ 내지 600℃ 또는 그 이상 범위의 온도, 바람직하게는 300℃ 내지 550℃ 범위의 온도를 포함한다. 압력은 일반적으로 100 kPa 내지 5 MPa (절대), 바람직하게는 3 MPa 미만이다. 촉매 시스템을 포함하는 두 촉매의 충분한 부피가 이성화 구역에 함유되어 탄화수소 공급 혼합물에 대해 0.5 내지 50 hr-1의 시간당 액체 공간 속도, 바람직하게는 촉매 시스템을 포함하는 촉매들 각각에 대해 0.5 내지 25 hr-1의 시간당 액체 공간 속도를 제공하고, 이 공간 속도는 1 내지 100 hr-1 범위 내이다. 탄화수소 공급 혼합물은 최적으로는 수소와 혼합물되어 0.5:1 내지 25:1의 수소/탄화수소 몰비로 반응한다. 다른 불활성 희석제, 예컨대 질소, 아르곤 및 경질 탄화수소가 존재할 수 있다. 2 이상의 촉매가 별도 층에 함유되면, 상기 제약 내에서 다양한 작동 조건이 각 층 내에서 사용되어 최적의 종합적인 결과를 달성할 수 있다.A non-equilibrium mixture of an alkyl aromatic feed mixture, preferably a C 8 aromatics, is contacted with the catalyst system under suitable alkylaromatic-conversion conditions. Such conditions include temperatures in the range of 100 ° C to 600 ° C or higher, preferably in the range of 300 ° C to 550 ° C. The pressure is generally from 100 kPa to 5 MPa (absolute), preferably less than 3 MPa. A sufficient volume of both catalysts, including the catalyst system, is contained in the isomerization zone to provide a liquid hourly space velocity of 0.5 to 50 hr < -1 > for the hydrocarbon feed mixture, preferably 0.5 to 25 hr -1 , < / RTI > and the space velocity is in the range of 1 to 100 hr < -1 >. The hydrocarbon feed mixture is optimally mixed with hydrogen and reacted at a hydrogen / hydrocarbon molar ratio of from 0.5: 1 to 25: 1. Other inert diluents, such as nitrogen, argon and light hydrocarbons, may be present. When two or more catalysts are contained in separate layers, various operating conditions within the constraints can be used within each layer to achieve optimal overall results.

이성화 구역의 반응기의 유출물로부터 이성화된 생성물을 회수하기 위해 사용된 특정 구성(scheme)은 본 발명에 중요한 것으로 간주되지 않으며, 업계에 공지된 임의의 효과적인 회수 구성이 이용될 수 있다. 전형적으로, 반응기 유출물은 농축될 것이고 수소 및 경질 탄화수소 성분이 플래시 분리(flash separation)에 의해 이로부터 제거된다. 이후 농축된 액체 생성물은 분류되어 경질 및/또는 중질 부산물을 제거하고 이성화된 생성물을 수득한다. 몇몇 경우에, 오르토-크실렌과 같은 특정 생성물 종이 선택적 분류에 의해 이성화된 생성물로부터 회수될 수 있다. C8 방향족 화합물의 이성화로부터 얻어진 생성물은 일반적으로 가공처리되어, 경우에 따라 결정화에 의해, 파라-크실렌 이성체를 선택적으로 회수한다. 미국 특허 제3,201,491호에 따라 결정성 알루미노실리케이트를 이용하는 선택적 흡착이 바람직하다. 바람직한 흡착 회수 공정 내에서의 개선 및 대안이 미국 특허 제3,626,020호; 제3,696,107호; 제4,039,599호; 제4,184,943호; 제4,381,419호 및 제4,402,832호에 기재되어 있으며, 본원에서 참고적으로 인용된다.The particular scheme used to recover the isomerized product from the effluent of the reactor in the isomerization zone is not considered critical to the present invention and any effective recovery configuration known in the art may be used. Typically, the reactor effluent will be concentrated and the hydrogen and light hydrocarbon components are removed therefrom by flash separation. The concentrated liquid product is then fractionated to remove hard and / or heavy by-products and to obtain the isomerized product. In some cases, certain product species such as ortho-xylene can be recovered from the isomerized product by selective classification. The product obtained from the isomerization of the C 8 aromatics is generally worked up, optionally recovering the para-xylene isomers by crystallization. Selective adsorption using crystalline aluminosilicates according to U.S. Patent No. 3,201,491 is preferred. Improvements and alternatives within the preferred adsorptive recovery process are disclosed in U.S. Patent Nos. 3,626,020; 3,696,107; 4,039,599; 4,184, 943; 4,381,419 and 4,402,832, which are incorporated herein by reference.

에틸벤젠/크실렌 혼합물의 가공처리에 관한 분리/이성화 공정 조합에서, 새로운 C8 방향족 공급물이, 이성화 반응 구역에서 나온 C8 방향족 화합물 및 나프텐을 포함하는 이성화된 생성물과 배합되어 파라-크실렌 분리 구역으로 공급되고; C8 방향족 화합물의 비평형 혼합물을 포함하는 파라-크실렌-결핍 스트림이 이성화 반응 구역으로 공급되며, 여기서 C8 방향족 이성체는 유사 평형 수준으로 이성화되어 이성화된 생성물을 수득한다. 이러한 공정 구성에서 회수되지 않은 C8 방향족 이성체는 바람직하게는, 부반응으로 인해 파라-크실렌으로 전환되거나 상실될 때까지 소멸시까지 리사이클링된다. 바람직하게는 분류에 의한 오르토-크실렌 분리는, 또한 파라-크실렌 분리 이전에, 새로운 C8 방향족 공급물 또는 이성화된 생성물, 또는 이들 둘의 조합 상에서 실시될 수 있다. In a separation / isomerization process combination involving the processing of an ethylbenzene / xylene mixture, a new C 8 aromatic feed is combined with an isomerized product comprising C 8 aromatics and naphthenes from the isomerization reaction zone to form para-xylene separation Lt; / RTI > Xylene - - C 8 para comprising a non-equilibrium mixture of aromatic compounds lacking stream is fed to the isomerization reaction zone, where the C 8 aromatic isomers are isomerized to equilibrium levels to obtain the isomerized similar product. In this process configuration, the C 8 aromatic isomers that are not recovered are preferably recycled until destruction until they are converted or lost to para-xylene due to side reactions. Preferably, the ortho-xylene separation by fractionation can also be carried out prior to para-xylene separation, on a new C 8 aromatic feed or isomerized product, or a combination of the two.

제2 촉매는 에틸벤젠의 전환 및 크실렌의 이성화에 적합한 업계에 공지된 촉매일 수 있다. 바람직한 촉매는 미국 특허 제6,143,941호에 기재된 바와 같은 제올라이트 알루미노실리케이트, 백금족 금속 성분 및 무정형 알루미늄 포스페이트 바인더를 포함하는 구형 촉매이다. 공급원료에 함유된 비방향족 화합물의 제1 촉매에 의한 전환은 이러한 촉매의 사용을 가능하게 한다.The second catalyst may be a catalyst known in the art suitable for conversion of ethylbenzene and isomerization of xylenes. Preferred catalysts are spherical catalysts comprising a zeolite aluminosilicate, a platinum group metal component and an amorphous aluminum phosphate binder as described in U.S. Patent No. 6,143,941. The conversion of the non-aromatics contained in the feedstock by the first catalyst enables the use of such a catalyst.

제1 촉매 : 제2 촉매의 질량비는 공급원료 조성 및 원하는 생성물 분포에 주로 의존하며, 제1:제2 촉매 질량비는 1:20 내지 50:1이 바람직하고 1:10 내지 20:1이 특히 바람직하다. 본 발명의 촉매 시스템은 체-기반(sieve-based) 또는 무정형인 기타 촉매를 포함할 수 있다.The mass ratio of the first catalyst: the second catalyst is mainly dependent on the feedstock composition and the desired product distribution, with the first: second catalyst mass ratio being preferably 1:20 to 50: 1 and particularly preferably 1:10 to 20: 1 Do. The catalyst system of the present invention may include other catalysts that are sieve-based or amorphous.

제올라이트(제1 및 제2 촉매에 존재하는 경우)의 상대적인 비율은 10 내지 99 질량-% 범위일 수 있고, 20 내지 90 질량-%가 바람직하다.The relative proportion of zeolite (if present in the first and second catalysts) may be in the range of from 10 to 99 mass-% and preferably from 20 to 90 mass-%.

바인더는, 표면적이 25 내지 500 ㎡/g이고, 조성이 일정하며 탄화수소 전환 공정에서 이용되는 조건에 비교적 난분해성(refractory)인 다공성의, 흡착성 지지체이다. "조성이 균일"이란 표현은, 지지체가 층상이 아니고(unlayered), 조성에 고유한 종의 농도 구배가 없으며, 조성이 완전히 균질함을 의미한다. 따라서, 지지체가 2 이상의 난분해성 재료의 혼합물이면, 이들 재료의 상대적인 양이 전체 지지체 전반에 걸쳐 일정하고 균일할 것이다. 탄화수소 전환 촉매에서 전통적으로 사용되고 있는 캐리어 재료, 예컨대: (1) 난분해성 무기 산화물 예컨대 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 크로미아, 산화아연, 마그네시아, 토리아, 보리아, 실리카-알루미나, 실리카-마그네시아, 크로미아-알루미나, 알루미나-보리아, 실리카-지르코니아, 등; (2) 세라믹, 포르셀라인, 보크사이트(bauxite); (3) 실리카 또는 실리카 겔, 실리콘 카바이드, 점토 및 실리케이트 (합성적으로 제조된 것과 천연 발생인 것을 포함함, 산처리되거나 처리되지 않은 것일 수 있음), 예를 들어 애타펄자이트 점토, 규조토, 풀러토(fuller's earth), 카올린, 키젤거(kieselguhr), 등; (4) 결정성 제올라이트 알루미노실리케이트 (천연 발생 또는 합성적으로 제조된 것) 예컨대 FAU, MEL, MFI, MOR, MTW (IUPAC 위원회에서 제올라이트 명명법에 따름), (수소 형태 또는 금속 양이온과 교환된 형태), (5) 스피넬 예컨대 MgAl2O4, FeAl2O4, ZnAl2O4, CaAl2O4, 및 식 MO-Al2O3을 가진 기타 유사 화합물(여기서 M은 원자가 2를 가진 금속임); 및 (6) 이들 군 중 1 이상에서 유래한 재료들의 조합이 본 발명의 범위 내에 포함되어진다.The binder is a porous, adsorptive support having a surface area of 25 to 500 m < 2 > / g, a constant composition and relatively refractory to the conditions used in the hydrocarbon conversion process. The expression "homogeneous composition" means that the support is not layered, there is no concentration gradient inherent in the composition, and the composition is completely homogeneous. Thus, if the support is a mixture of two or more refractory materials, the relative amounts of these materials will be uniform and uniform throughout the entire support. (1) a refractory inorganic oxide such as alumina, titania, zirconia, chromia, zinc oxide, magnesia, tori, boria, silica-alumina, silica-magnesia, chromia, etc., which are traditionally used in hydrocarbon conversion catalysts, Alumina, alumina-boria, silica-zirconia, etc .; (2) ceramics, porcelain, bauxite; (3) Silica or silica gel, silicon carbide, clay and silicates, including those synthetically produced and naturally occurring, which may or may not be acid treated, such as, for example, ate pearlite clay, diatomaceous earth, Fuller's earth, kaolin, kieselguhr, etc .; (4) Crystalline zeolite aluminosilicates (made naturally or synthetically) such as FAU, MEL, MFI, MOR, MTW (according to the zeolite nomenclature in the IUPAC committee), (hydrogen form or exchanged form with metal cations ), (5) spinels example, MgAl 2 O 4, FeAl 2 O 4, ZnAl 2 O 4, CaAl 2 O 4, and the formula MO-Al or other similar compounds with 2 O 3 (where M is a metal Im having a valence 2 ); And (6) combinations of materials derived from at least one of these groups are included within the scope of the present invention.

본 발명에서 사용하기 위한 바람직한 난분해성 무기 산화물은 알루미나이다. 적합한 알루미나 재료는 감마-, 에타-, 및 쎄타-알루미나로 알려진 결정성 알루미나이고, 감마- 또는 에타-알루미나가 최상의 결과를 제공한다. 바람직하게는, 무기 산화물은 알루미나, 예컨대 감마-알루미나이다. 이러한 감마-알루미나는 보에마이트 또는 슈도보에마이트 알루미나(이하, 종합적으로 "보에마이트 알루미나"로 지칭될 수 있음)에서 유래될 수 있다. 보에마이트 알루미나는 제올라이트와 화합될 수 있고 압출될 수 있다. 산화 (또는 하소) 동안, 보에마이트 알루미나는 감마-알루미나로 전환될 수 있다. 출발 물질로서 사용되는 일 바람직한 보에마이트 알루미나는 미국 일리노이주 데스 플레이니스 소재의 유오피 엘엘씨(UOP, LLC)에서 시판되는 VERSAL-251이다. 또 다른 보에마이트 알루미나는 미국 텍사스주 휴스턴 소재의 사솔 노쓰 아메리카(Sasol North America)에 의해 상표명 CATAPAL C하에 시판될 수 있다. 일반적으로, 알루미나-결합된 구체(spheres)의 제조는 고온(elevated temperature)에서 유지된 오일욕(oil bath) 중으로 분자체, 알루미늄 졸, 및 겔화제의 혼합물의 드롭핑을 수반한다. 이러한 공정에 사용될 수 있는 겔화제의 예는 헥사메틸렌 테트라아민, 우레아, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 겔화제는 히드로졸 구를 히드로겔 구로 셋팅하거나 전환하는 고온에서 암모니아를 방출할 수 있다. 이후 구체는 오일욕에서 빠져나올 수 있고 전형적으로 오일 및 암모니아 용액에서 특수 에이징 처리되어 이들의 물리적 특성을 더욱 개선할 수 있다. 일 예시적인 오일 드롭핑 방법이 미국 특허 제2,620,314호에 개시되어 있다.A preferred refractory inorganic oxide for use in the present invention is alumina. Suitable alumina materials are crystalline alumina known as gamma-, eta-and theta-alumina, and gamma- or eta-alumina provides the best results. Preferably, the inorganic oxide is alumina, such as gamma-alumina. This gamma-alumina can be derived from boehmite or pseudoboehmite alumina (hereinafter collectively referred to as " boehmite alumina "). Boehmite alumina can be combined with a zeolite and extruded. During oxidation (or calcination), boehmite alumina can be converted to gamma-alumina. One preferred boehmite alumina used as starting material is VERSAL-251, available from UOP, LLC, Des Plaines, Illinois, USA. Another boehmite alumina can be sold under the trade name CATAPAL C by Sasol North America, Houston, Tex., USA. Generally, the production of alumina-bonded spheres involves the dropping of a mixture of molecular sieve, aluminum sol, and gelling agent into an oil bath maintained at elevated temperature. Examples of gelling agents that can be used in such processes include hexamethylenetetramine, urea, and mixtures thereof. The gellant may release ammonia at a high temperature that sets or converts the hydrosphere sphere to a hydrogel sphere. The spheres can then escape from the oil bath and are typically subjected to special aging in oil and ammonia solutions to further improve their physical properties. One exemplary oil dropping method is disclosed in U.S. Patent No. 2,620,314.

대체 바인더는 무정형 실리카의 한 형태이다. 선호적인 무정형 실리카는 습식-가공(wet-process), 수화된 실리카로서 분류되는 합성, 백색, 무정형 실리카 (이산화규소) 분말이다. 이러한 종류의 실리카는 수용액에서 화학 반응에 의해 생성되고, 이로부터 초미세, 구형 입자로서 침전된다. 실리카의 BET 표면적은 120 내지 160 ㎡/g 범위인 것이 바람직하다. 설페이트 염의 낮은 함량이 바람직하며, 바람직하게는 0.3 wt-% 미만이다. 무정형 실리카 바인더는 비산성, 예를 들면, 5% 수성 현탁액의 pH가 중성 또는 염기성(pH 7 이상)인 것이 특히 바람직하다.The alternative binder is a form of amorphous silica. The preferred amorphous silica is a synthetic, white, amorphous silica (silicon dioxide) powder that is classified as wet-processed, hydrated silica. This type of silica is produced by chemical reaction in an aqueous solution, from which it precipitates as ultrafine, spherical particles. The BET surface area of the silica is preferably in the range of 120 to 160 m < 2 > / g. A low content of sulfate salts is preferred, preferably less than 0.3 wt-%. It is particularly preferred that the amorphous silica binder is non-acidic, for example, the pH of the 5% aqueous suspension is neutral or basic (pH 7 or higher).

복합체(composite)의 바람직한 형상은 익히 알려진 오일 드롭 방법에 의해 연속적으로 제조된 구형이다. 알루미나-결합된 구형의 제조는 일반적으로 고온에서 유지된 오일욕 중으로 분자체, 알루미나 졸, 및 겔화제의 혼합물의 드롭핑을 수반한다. 대안으로, 실리카 히드로졸의 겔화는 오일-드롭 방법을 사용하여 실시될 수 있다. 이러한 혼합물을 겔화하는 일 방법은 겔화제를 혼합물과 배합한 다음 회전 타원체 입자가 형성되면서 겔화가 일어나도록 고온으로 가열된 오일 욕 또는 타워 중으로 결과적인 배합된 혼합물을 분산시키는 것을 수반한다. 이러한 공정에 사용될 수 있는 겔화제는 헥사메틸렌 테트라아민, 우레아 또는 이의 혼합물이다. 겔화제는 히드로졸 구체를 히드로겔 구체로 셋팅하거나 전환하는 고온에서 암모니아를 방출한다. 이후 구체는 오일욕으로부터 연속적으로 빠져나와 전형적으로 오일 및 암모니아 용액에서 특수 에이징처리되어 이들의 물리적 특성을 더욱 개선시킨다.The preferred shape of the composite is a spherical shape continuously produced by the well known oil drop method. The preparation of alumina-bonded spheres generally entails the dropping of a mixture of molecular sieve, alumina sol, and gelling agent into an oil bath maintained at a high temperature. Alternatively, the gelation of silica hydrosol can be carried out using an oil-drop method. One method of gelling this mixture involves blending the gelling agent with the mixture followed by dispersing the resulting blended mixture in a heated oil bath or tower heated to elevated temperature to cause gelation as the spheroid particles are formed. The gelling agent that can be used in such a process is hexamethylenetetramine, urea or a mixture thereof. The gellant releases ammonia at a high temperature which sets or converts the hydrosoluble sphere to the hydrogel sphere. The sphere then continuously escapes from the oil bath and is typically aged in oil and ammonia solutions to further improve their physical properties.

촉매 복합체를 위한 대안적인 형상은 압출물이다. 익히 알려진 압출 방법은 초기에 금속 성분들을 첨가하기 이전 또는 이후에 비-제올라이트 분자체를 바인더 및 적합한 해교제(peptizing agent)와 혼합하여 적절한 수분 함량을 가진 균질 도우(dough) 또는 두꺼운 페이스트를 형성하는 것을 수반하며 이에 따라 허용가능한 온전성을 가진 압출물의 형성이 직접적인 하소를 견디도록 해준다. 압출성(Extrudability)은 도우의 수분 함량의 분석으로부터 결정되며, 30 내지 50 wt-% 범위의 수분 함량이 바람직하다. 이후 도우는 복수 홀이 뚫린 다이를 통해 압출되고 스파게티-형상의 압출물이 컷팅되어 업계에 익히 알려진 기법에 따라 입자를 형성한다. 실린더, 클로버형, 아령 및 대칭 및 비대칭 다열편(polylobates)(이에 한정되지 않음)을 포함한 다수의 다양한 압출물 형상이 가능하다. 압출물이 마루머화(marumerization) 또는 업계에 공지된 임의의 다른 수단에 의해 임의의 원하는 형태, 예컨대 구형으로 추가 성형될 수 있음이 또한 본 발명의 범위내이다.An alternative shape for the catalyst composite is an extrudate. Known extrusion methods include mixing the non-zeolitic molecular sieve with a binder and a suitable peptizing agent before or after initially adding the metal components to form a homogeneous dough or thick paste with an appropriate moisture content Thereby allowing the formation of an extrudate having acceptable gums to withstand direct calcination. Extrudability is determined from the analysis of the moisture content of the dough, and a moisture content in the range of 30 to 50 wt-% is preferred. The dough is then extruded through a multi-hole die and the spaghetti-shaped extrudate is cut to form particles according to techniques known in the art. A wide variety of extrudate configurations are possible, including but not limited to cylinders, clover types, dumbbells, and symmetrical and asymmetric polylobates. It is also within the scope of the present invention that the extrudate can be further molded into any desired shape, e.g., spherical, by marumerization or any other means known in the art.

생성된 복합체는 이후 바람직하게는 세척되고 50 내지 200℃의 비교적 저온에서 건조되고 450 내지 700℃의 온도에서 1 내지 20 시간 동안 하소 과정을 겪게된다.The resulting composite is then preferably washed and dried at a relatively low temperature of 50 to 200 DEG C and subjected to a calcination process at a temperature of 450 to 700 DEG C for 1 to 20 hours.

각각의 촉매는 산 활성에 걸맞도록 스팀처리(steaming)될 수 있다. 스팀처리는 처리의 임의 단계에서 실시될 수 있지만 일반적으로 백금족 금속의 도입 이전에 제올라이트와 바인더의 복합체 상에서 실시된다. 스팀처리 조건은 5 내지 100 부피-%의 물 농도, 100 kPa 내지 2 MPa의 압력, 및 600℃ 내지 1200℃의 온도를 포함하고; 스팀처리 온도는 바람직하게는 650℃ 내지 1000℃, 더욱 바람직하게는 750℃ 이상이고 경우에 따라 775℃ 이상일 수 있다. 몇몇 경우에, 800℃ 내지 850℃ 또는 그 이상의 온도가 이용될 수 있다. 스팀처리는 1 시간 이상 동안 실시될 수 있고, 6 내지 48 시간이 바람직하다. 대안으로 또는 스팀처리 이외에, 복합체는 질산암모늄 용액, 미네랄산, 및/또는 물 중 하나 이상으로 세척될 수 있다. 세척은 제조의 임의 단계에서 실시될 수 있고 세척의 2 이상의 단계가 이용될 수 있다.Each catalyst can be steaming to match the acid activity. Steaming can be carried out at any stage of the treatment but is generally carried out on a complex of zeolite and binder prior to the introduction of platinum group metals. Steaming conditions include a water concentration of from 5 to 100 volume-%, a pressure of from 100 kPa to 2 MPa, and a temperature of from 600 ° C to 1200 ° C; The steam treatment temperature is preferably 650 ° C to 1000 ° C, more preferably 750 ° C or more, and in some cases, 775 ° C or more. In some cases, temperatures of 800 ° C to 850 ° C or higher may be used. The steam treatment can be carried out for 1 hour or more, preferably 6 to 48 hours. Alternatively, or in addition to steaming, the composite may be washed with one or more of ammonium nitrate solution, mineral acid, and / or water. Washing can be carried out at any stage of the manufacturing and two or more stages of washing can be used.

텅스텐이 제1 촉매의 바람직한 성분이다. 텅스테이트 이온이, 예를 들어 일반적으로 0.1 내지 20 질량-% 텅스텐, 바람직하게는 1 내지 15 질량-% 텅스텐의 농도의 암모늄 메타텅스테이트로 처리함으로써, 촉매 복합체 중에 도입되어진다. 하소시 텅스테이트 이온을 형성할 수 있는 메타텅스텐산, 나트륨 텅스테이트, 암모늄 텅스테이트, 암모늄 파라텅스테이트와 같은 화합물이 대안적인 공급원으로서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 암모늄 메타텅스테이트를 사용하여 텅스테이트 이온을 제공하고 고체의 강산 촉매를 형성한다. 최종 촉매의 텅스테이트 함량은 일반적으로 원소 기준으로 0.5 내지 30 질량-% 범위이고, 바람직하게는 1 내지 25 질량-% 이다. 텅스테이트 복합체는 건조되고, 바람직하게는 이후에 450℃ 내지 1000℃의 온도에서 하소되는데 특히 텅스탄화(tungstanation)에 이어 백금족 금속의 도입이 이루어지는 경우에 그러하다.Tungsten is a preferred component of the first catalyst. Tungstate ions are introduced into the catalyst composite, for example, by treatment with ammonium metatungstate, typically in a concentration of from 0.1 to 20 mass-% tungsten, preferably from 1 to 15 mass-% tungsten. Compounds such as metatungstic acid, sodium tungstate, ammonium tungstate, ammonium paratungstate, which can form calcined tungstate ions, can be used as an alternative source. Preferably, ammonium metatungstate is used to provide tungstate ions and form a solid strong acid catalyst. The tungstate content of the final catalyst is generally in the range of 0.5 to 30 mass-%, preferably 1 to 25 mass-%, based on the element. The tungsten complex is dried and preferably calcined at a temperature of 450 ° C to 1000 ° C, especially when tungstenation followed by introduction of a platinum group metal.

백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 오스뮴, 및 이리듐 중 하나 이상을 포함하는 백금족 금속이 본 발명의 촉매 복합체 각각의 매우 바람직한 성분이다. 바람직한 백금족 금속은 백금이다. 제1 및 제2 촉매 각각의 상대적인 백금족 금속 함량은 본 발명의 일 특징이다. 백금족 금속은 존재한다면 일반적으로 원소 기준으로 계산시, 최종 제1 촉매의 0.01 내지 0.5 질량-%, 바람직하게는 0.5 내지 0.3 질량-%를 포함하고; 제2 촉매는 바람직하게는 원소 기준으로 0.01 내지 0.5 질량-%, 바람직하게는 0.2 질량-% 미만, 특히 0.02 내지 0.08 질량-%의 백금족 금속을 포함한다.Platinum group metals, including one or more of platinum, palladium, rhodium, ruthenium, osmium, and iridium, are highly desirable components of each of the catalyst complexes of the present invention. A preferred platinum group metal is platinum. The relative platinum group metal content of each of the first and second catalysts is a feature of the present invention. The platinum group metal, if present, generally comprises from 0.01 to 0.5 mass%, preferably from 0.5 to 0.3 mass%, of the final first catalyst, calculated on an elemental basis; The second catalyst preferably comprises 0.01 to 0.5% by weight, preferably less than 0.2% by weight, especially 0.02 to 0.08% by weight, of platinum group metals on an element basis.

백금족 금속 성분은 예컨대 산화물, 황화물, 할라이드, 옥시설파이드, 등과 같은 화합물로서, 또는 원소 금속으로서 또는 촉매 복합체의 1 이상의 다른 성분과 함께 최종 촉매 복합체 내에 존재할 수 있다. 실질적으로 모든 백금족 금속 성분이 환원된 상태로 존재할 때 최상의 결과가 얻어지는 것으로 여겨진다. 백금족 금속 성분은 임의의 적합한 방식으로 촉매 복합체에 도입될 수 있다. 촉매를 제조하는 일 방법은 백금족 금속의 수용성, 분해성 화합물을 사용하여 하소된 체/바인더 복합체를 함침시키는 것을 수반한다. 대안으로, 백금족 금속 화합물은 체 성분과 바인더를 복합화하는 시점에 첨가될 수 있다. 체 및 바인더와 함께 압출되거나 또는 다른 공지의 방법에 의해 첨가되는, 함침 용액에 이용될 수 있는 백금족 금속의 착체는 클로로백금산, 클로로팔라듐산, 암모늄 클로로플라티네이트, 브로모백금산, 백금 트리클로라이드, 백금 테트라클로라이드 하이드레이트, 백금 디클로로카보닐 디클로라이드, 테트라민 백금산 클로라이드, 디니트로디아미노백금, 나트륨 테트라니트로플라티네이트 (II), 팔라듐 클로라이드, 팔라듐 나이트레이트, 팔라듐 설페이트, 디아민팔라듐 (II) 히드록시드, 테트라아민팔라듐 (II) 클로라이드, 등을 포함한다. 바람직하게는 백금족 금속 성분은 업계에 공지된 임의의 방법에 의해 촉매의 바인더 성분 상에 농축된다. 이러한 바람직한 금속 분포를 수행하는 일 방법은 체와 바인더를 공압출시키기 이전에 금속 성분과 바인더를 복합화함으로써 이루어진다.The platinum group metal component may be present in the final catalyst complex, for example, as a compound such as oxide, sulfide, halide, oxysulfide, or the like, or as elemental metal or with one or more other components of the catalyst complex. It is believed that the best results are obtained when substantially all the platinum group metal components are present in the reduced state. The platinum group metal component may be introduced into the catalyst complex in any suitable manner. One method of making the catalyst involves impregnating the calcined sieve / binder complex using a water soluble, degradable compound of a platinum group metal. Alternatively, the platinum group metal compound may be added at the time of complexing the sieve component and the binder. Complexes of the platinum group metals that may be used in the impregnation solution, extruded with the sieve and the binder or added by other known methods, include chloroplatinic acid, chloropalladic acid, ammonium chloroplatinate, bromoplatinic acid, platinum trichloride, (II), palladium chloride, palladium nitrate, palladium sulfate, diamine palladium (II) hydroxides such as platinum tetrachloride hydrate, platinum dichlorocarbonyl dichloride, tetramine platinum acid chloride, dinitrodiaminoplatinum , Tetraamine palladium (II) chloride, and the like. Preferably, the platinum group metal component is concentrated on the binder component of the catalyst by any method known in the art. One way to accomplish this desirable metal distribution is by compounding the metal components and binder before co-extruding the sieve and the binder.

본 발명의 촉매 복합체는 본 발명의 범위 내에서 백금족 금속 성분의 효과를 개질하는 것으로 알려진 다른 금속 성분을 함유할 수 있다. 이러한 금속 개질제는 레늄, 주석, 게르마늄, 납, 코발트, 니켈, 인듐, 갈륨, 아연, 우라늄, 디스프로시움, 탈륨, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 금속 개질제의 촉매 유효량이 업계에 공지된 임의의 수단에 의해 촉매에 도입되어 균질의 또는 계층화된(stratified) 분포를 이룰 수 있다.The catalyst composites of the present invention may contain other metal components known to modify the effect of platinum group metal components within the scope of the present invention. Such metal modifiers may include rhenium, tin, germanium, lead, cobalt, nickel, indium, gallium, zinc, uranium, dysprosium, thallium, and mixtures thereof. Catalyst effective amounts of such metal modifiers can be introduced into the catalyst by any means known in the art to achieve a homogeneous or stratified distribution.

본 발명의 촉매는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드 또는 이의 혼합물을 포함한 할로겐 성분을 함유할 수 있으며, 염소가 바람직하다. 그러나, 바람직하게는, 촉매는 다른 촉매 성분과 회합된 것 이외의 부가 할로겐은 함유하지 않는다.The catalyst of the present invention may contain a halogen component including fluorine, chlorine, bromine or iodine or a mixture thereof, preferably chlorine. Preferably, however, the catalyst does not contain additional halogens other than those associated with other catalyst components.

각 촉매 복합체는 100℃ 내지 320℃의 온도에서 2 내지 24 시간 또는 그 이상 동안 건조되고, 일반적으로 400℃ 내지 650℃의 온도에서 공기 분위기에서 0.1 내지 10 시간 동안 하소된다. 원한다면, 공기 분위기에서 할로겐 또는 할로겐 함유 화합물을 포함함으로써 임의의 할로겐 성분이 조절될 수 있다.Each catalyst composite is dried at a temperature of 100 ° C. to 320 ° C. for 2 to 24 hours or more and is calcined in an air atmosphere at a temperature of typically 400 ° C. to 650 ° C. for 0.1 to 10 hours. If desired, any halogen component can be controlled by including a halogen or halogen containing compound in an air atmosphere.

결과적인 하소된 복합체는 최적으로는 실질적으로 물-무함유 환원 단계를 거쳐 명시된 금속 성분들의 균일한 그리고 미분된 분산을 보장한다. 환원은 경우에 따라 본 발명의 공정 장비에서 실시될 수 있다. 실질적으로 순수한 그리고 건조한 수소(즉, 20 부피ppm 미만의 H2O)가 바람직하게는 이 단계에서 환원제로서 사용된다. 환원제는 VIII족 금속 성분을 실질적으로 모두 금속 상태로 환원시키기에 효과적인 200℃ 내지 650℃의 온도 및 0.5 내지 10 시간을 포함하는 조건에서 촉매와 접촉한다. 몇몇 경우에, 결과적인 환원된 촉매 복합체는 또한 유리하게도 업계에 공지된 방법에 의해 사전황화되어 원소 기준으로 계산시 0.05 내지 1.0 질량%의 황을 촉매 복합체에 도입할 수 있다.The resulting calcined composite optimally ensures a uniform and finely divided dispersion of the specified metal components via a substantially water-free reduction step. Reduction may be optionally carried out in the process equipment of the present invention. Substantially pure and dry hydrogen (i.e., less than 20 vol. Ppm H 2 O) is preferably used as a reducing agent at this stage. The reducing agent is contacted with the catalyst under conditions including a temperature of from 200 DEG C to 650 DEG C and from 0.5 to 10 hours effective to reduce substantially all of the Group VIII metal component to the metallic state. In some cases, the resulting reduced catalyst complex can also advantageously be pre-sulfided by methods known in the art to incorporate from 0.05 to 1.0 percent by weight of sulfur into the catalyst complex, calculated on an elemental basis.

실시예Example

하기 실시예는 단지 본 발명의 특정의 구체적인 실시양태를 설명하기 위해 제시된 것이며, 청구범위에 제시된 본 발명의 범위를 제약하는 것으로 해석되지 말아야 한다. 당업자가 인식하는 바와 같이 본 발명의 취지 내에서 다수의 가능한 다른 변형이 존재한다.The following examples are presented solely to illustrate certain specific embodiments of the invention and should not be construed as limiting the scope of the invention as set forth in the claims. As will be appreciated by those skilled in the art, there are many other possible variations within the scope of the present invention.

C8-방향족 혼합물에서 비방향족 화합물의 전환에 관한 제1 촉매의 샘플을 제조하고 시범(pilot) 플랜트에서 비교적으로 시험하였다.A sample of the first catalyst for the conversion of the non-aromatics in the C 8 -aromatic mixture was prepared and tested relatively in a pilot plant.

실시예 IExample I

알루미나와 복합화된 MTW 제올라이트의 압출된 입자를 포함하는 촉매를 미국 특허 제7,525,008 B2호에 따라 제조했다. 입자를 클로로백금산의 용액에 함침시키고, 건조하고, 산화시키고, 환원시키고 황화시켜 0.05 질량-% 백금을 함유한 촉매를 수득하였다. 이 촉매를 촉매 A로 지칭했다.A catalyst comprising extruded particles of MTW zeolite complexed with alumina was prepared according to U.S. Patent No. 7,525,008 B2. The particles were impregnated with a solution of chloroplatinic acid, dried, oxidized, reduced and sulfided to give a catalyst containing 0.05 mass-% platinum. This catalyst was referred to as catalyst A.

실시예 IIExample II

촉매를 미국 특허 제6,143,941호의 교시를 사용하여 제조했다. 실시예 I에 따라 제조된 제올라이트 및 무정형 알루미늄 포스페이트 바인더를 포함하는 기준(reference)의 오일-드롭핑된 구형 촉매를 60℃에서 암모늄 설페이트(0.82 그램 암모늄 설페이트 + 10 그램 탈이온수 /그램 지지체)로 이온 교환하고; 따라 버린 후, 이온 교환을 반복하고 생성된 구체를 10 그램 탈이온수/그램 지지체로 4회 세척했다. 구체를 120℃에서 1시간 동안 건조하고 350℃ 및 550℃에서 건조 공기 중에서 2 시간 동안 하소시켰다. 0.7 질량-%의 황 함량을 가진 구체를 테트라아민 백금 클로라이드에 함침시켜 0.04 질량-%의 백금 함량을 달성하고, 525℃에서 3% 스팀을 가진 공기 중에서 2 시간 동안 하소하고 425℃에서 수소 중에서 4 시간 동안 환원시켰다. 생성된 촉매를 촉매 B로 지칭했다. Catalysts were prepared using the teachings of U.S. Patent No. 6,143,941. A reference oil-dropped spherical catalyst comprising a zeolite prepared according to Example I and an amorphous aluminum phosphate binder was reacted with ammonium sulphate (0.82 gram ammonium sulfate + 10 gram deionized water / gram support) at 60 <Exchange; After discarding, the ion exchange was repeated and the resulting spheres were washed 4 times with a 10 gram deionized water / gram support. The spheres were dried at 120 ° C for 1 hour and calcined at 350 ° C and 550 ° C in dry air for 2 hours. Spheres with a sulfur content of 0.7 mass-% were impregnated with tetraamine platinum chloride to achieve a platinum content of 0.04 mass-%, calcined in air with 3% steam at 525 [deg.] C for 2 hours, Lt; / RTI > The resulting catalyst was referred to as catalyst B.

실시예 IIIExample III

구형 알루미나 입자를 미국 특허 제2,620,314호에 따라 제조하고 NH4OH의 부가로 pH 9-10에서 암모늄 메타텅스테이트에 금속-함침시켜 10 질량-% 텅스텐을 포함하는 고체의 강산 촉매를 형성하였다. 복합체를 건조하고 건조 공기 중에서 350℃ 및 550℃에서 3 시간 동안 하소시켰다. 복합체를 pH 9-10에서 클로로백금산과 염산의 수용액에 함침시키고, 350℃에서 건조하고, 50℃/시간으로 550℃까지 램핑하고, 질소로 퍼징하고, 565℃에서 수소 중에서 1 시간 동안 환원시켰으며 촉매 C로 지칭했다.Spherical alumina particles were prepared according to US 2,620,314 and metal-impregnated with ammonium metatungstate at pH 9-10 with the addition of NH 4 OH to form a solid strong acid catalyst comprising 10 mass-% tungsten. The composite was dried and calcined in dry air at 350 < 0 > C and 550 < 0 > C for 3 hours. The complex was impregnated with an aqueous solution of chloroplatinic acid and hydrochloric acid at pH 9-10, dried at 350 ° C, ramped to 550 ° C at 50 ° C / hour, purged with nitrogen and reduced in hydrogen at 565 ° C for 1 hour Catalyst C "

실시예 IVExample IV

1/16-인치 감마-알루미나 코어 상에 MTW 제올라이트의 활성층을 포함하는 입자를 미국 특허 제7,297,830호에 따라 제조하여, 10% MTW (40 Si/Al2 비)의 150-미크론 층을 수득하였다. 입자를, NH4OH를 부가하여 pH 10이 된 암모늄 메타텅스테이트에 추가 함침시켜 10 질량-% 텅스텐을 포함하는 고체의 강산 촉매를 형성하고 이를 스팀처리하고 건조 공기 중에서 350℃ 및 550℃에서 3시간 동안 하소시켰다. 복합체를 미국 특허 제7,297,830호의 실시예 III에 따라 pH 9-10에서 클로로백금산과 염산의 수용액에 함침시켜, 90% 이상의 백금이 외부 제올라이트 층에 농축된 촉매를 수득했다. 복합체를 건조하고 하소시킨 후, 미국 특허 제7,297,830호의 실시예 III에 따라 클로로백금산과 염산의 수용액에 함침시켜, 90% 이상의 백금이 외부 제올라이트 층에 농축된 0.28 질량-% 백금을 포함하는 촉매를 수득했다. 입자를 하소하고 환원시켜 촉매 D를 수득했다.Particles comprising the active layer of MTW zeolite on a 1/16-inch gamma-alumina core were prepared according to U.S. Patent No. 7,297,830 to give a 150-micron layer of 10% MTW (40 Si / Al 2 ratio). The particles were further impregnated with ammonium metatungstate to a pH of 10 by the addition of NH 4 OH to form a solid strong acid catalyst containing 10 mass-% tungsten which was steamed and dried in dry air at 350 ° C and 550 ° C for 3 Calcined for a period of time. The complex was impregnated with an aqueous solution of chloroplatinic acid and hydrochloric acid at pH 9-10 according to Example III of US 7,297,830 to obtain a catalyst in which at least 90% of platinum was concentrated in the outer zeolite layer. The composite was dried and calcined and impregnated with an aqueous solution of chloroplatinic acid and hydrochloric acid according to Example III of U.S. Patent No. 7,297,830 to obtain a catalyst comprising at least 90% of platinum containing 0.28 mass-% platinum concentrated in the outer zeolite layer did. The particles were calcined and reduced to give Catalyst D.

실시예 VExample V

4종의 촉매 A-D를, 하기 조성(질량-%)을 가진 비평형 C8 방향족 공급물을 가공처리하는 시범-플랜트 유동 반응기를 사용하여 C8 방향족 화합물 중에서 비방향족 화합물의 전환에 대해 평가했다: Four Catalyst ADs were evaluated for the conversion of non-aromatics in C 8 aromatics using a demonstration-plant flow reactor that processes unbalanced C 8 aromatic feeds with the following composition (mass-%):

시험된 촉매: A 및 B C 및 D Catalysts tested: A and B C and D

조성, 질량-%:Composition, mass -%:

에틸벤젠 14.6 14.4Ethylbenzene 14.6 14.4

메타-크실렌 58.5 57.4Meta-xylene 58.5 57.4

오르토-크실렌 24.4 24.3Ortho-xylene 24.4 24.3

큐멘 0.1 0.1Cumene 0.1 0.1

n-노난 2.07 2.8n-nonane 2.07 2.8

2-메틸 옥탄 - 0.512-methyloctane-0.51

트리메틸사이클로헥산 0.27 0.49Trimethyl cyclohexane 0.27 0.49

실시예 VIExample VI

4종의 촉매를 하기 조건에서 시험하였다: Four catalysts were tested under the following conditions:

12 시간당 중량 공간 속도 12 hour weight space velocity

4 몰 수소/탄화수소 비4 mole hydrogen / hydrocarbon ratio

385℃/395℃/405℃ 각각에서 1-2시간385 ° C / 395 ° C / 405 ° C for 1-2 hours each

전환율(%)은 하기와 같다: A B C D The conversion rate (%) is as follows: A B C D

n-노난 96 80 41 86n-nonane 96 80 41 86

2-메틸옥탄 16 122-methyloctane 16 12

트리메틸사이클로헥산 88 23 90 85Trimethyl cyclohexane 88 23 90 85

에틸벤젠 30 58 8 11Ethylbenzene 30 58 8 11

순 부산물(Net byproducts), 질량-% 10 4 6 7Net byproducts, mass - 10% 4 6 7

Claims (9)

고농도(major concentration)의 비평형 C8 방향족 화합물 및 저농도(minor concentration)의 비방향족 화합물을 포함하는 탄화수소 공급 혼합물의 전환 방법으로서, 상기 혼합물을, 텅스텐 성분 및 1 이상의 제올라이트 알루미노실리케이트 중 하나 또는 둘다를 포함하는 제1 촉매 및 원소 기준으로 0.01 내지 0.2 질량-%의 1 이상의 백금족 금속 성분을 포함하는 제2 촉매를 포함하는 이중-촉매 시스템과, 300℃ 내지 550℃의 온도, 100 kPa 내지 5 MPa의 압력 및 이중-촉매 시스템에 대해 0.5 내지 50 hr-1의 시간당 액체 공간 속도(liquid hourly space velocity)를 포함하는 탄화수소-전환 조건에서 접촉시킴으로써 공급 혼합물에서보다 감소된 농도의 에틸벤젠 및 감소된 농도의 비방향족 화합물을 포함하는 전환 생성물을 수득하는, 탄화수소 공급 혼합물의 전환 방법.A process for the conversion of a hydrocarbon feed mixture comprising a major concentration of non-equilibrium C 8 aromatics and a minor concentration of non-aromatics, the mixture comprising one or both of a tungsten component and at least one zeolite aluminosilicate And a second catalyst comprising 0.01 to 0.2% by mass of at least one platinum group metal component on an element basis, and a second catalyst comprising a first catalyst comprising a first catalyst comprising at least one of Catalyst system in a hydrocarbon-conversion condition comprising a liquid hourly space velocity of from 0.5 to 50 hr <" 1 > relative to the pressure in the feed mixture and a reduced concentration of ethylbenzene and reduced concentration Of the non-aromatics of the hydrocarbon feed mixture. 제1항에 있어서, 비방향족 화합물의 농도가 공급 혼합물의 0.5 내지 10 질량-%인 방법.The process according to claim 1, wherein the concentration of the non-aromatics is 0.5 to 10 mass-% of the feed mixture. 제1항에 있어서, 제1 촉매가 원소 기준으로 0.01 내지 0.3 질량-%의 백금을 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the first catalyst comprises 0.01 to 0.3 mass-% platinum on an elemental basis. 제1항에 있어서, 1 이상의 제올라이트 알루미노실리케이트가 MTW를 포함하는 것인 방법.The process of claim 1, wherein the at least one zeolite aluminosilicate comprises MTW. 제1항에 있어서, 제1 촉매가 층상형 구(layered sphere)를 포함하는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the first catalyst comprises a layered sphere. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 촉매는 연속하여 적층되는 것인 방법.2. The method of claim 1, wherein the first and second catalysts are sequentially laminated. 제1항에 있어서, 촉매 시스템이 제1 및 제2 촉매의 물리적 혼합물인 방법.The process of claim 1, wherein the catalyst system is a physical mixture of the first and second catalysts. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 촉매가 동일한 촉매 입자 상에 함유되는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the first and second catalysts are contained on the same catalyst particle. 제8항에 있어서, 제1 촉매가 제2 촉매의 표면 상의 층을 포함하는 것인 방법.9. The process of claim 8, wherein the first catalyst comprises a layer on the surface of the second catalyst.
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